一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统技术方案

一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，包括：数据采集模块和数据处理模块；所述数据采集模块包括：MEMS陀螺、MEMS加速度计、MEMS磁强计、GNSS板卡、SPI数据通信电路、AD数据采集电路、第一串口通信电路、第一ARM处理器最小子系统和存储器；所述数据处理模块包括：第二ARM处理器最小子系统和第二串口通信电路；采用ARM处理器外部串口中断方式采集GNSS板卡秒脉冲信号进行时间同步，实现MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据、MEMS磁强计数据与GNSS板卡数据的时间同步，从而满足POS系统多传感器融合时间同步的需求；采用双ARM架构，数据采集模块的ARM实现数据的采集、同步及存储，数据处理模块的ARM实现数据的补偿及组合导航，双处理器联合实现微机械POS系统功能，实现小体积、低功耗和高运算性能。

A POS data acquisition and processing system for MEMS gyroscope

【技术实现步骤摘要】
一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统
本专利技术专利涉及惯性导航
，尤其是一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，可应用于微机械POS系统及惯性/GNSS组合导航系统。
技术介绍
航空遥感在资源勘察、灾害监测和地图测绘等领域发挥重要的作用，迫切需要高精度的航空遥感数据；理想情况下航空遥感要求飞行器做匀速直线飞行，但由于外界扰动的影响，飞行器实际运动将偏离理想运动，从而导致遥感成像像质退化、分辨率下降；因此，要实现高分辨率运动成像，必须依赖于位置姿态测量系统(Position&OrientationSystem，POS)对载荷成像相位中心运动误差的高精度测量；随着传感器技术和无人飞行器技术的进步，LiDAR等传感器正在向小型化、轻量化和低功耗方向发展，降低了对机载飞行器的机载能力的要求；同时无人飞行器的续航能力及载重能力得到极大提升；航空遥感正在经历一场变革，随着MEMS惯性传感器技术的推进，迫切需求小型化、轻量化和低功耗的微机械位置姿态测量系统(MEMSPOS)；国外在高分辨率、轻量化遥感载荷发展的牵引下，小型化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，包括：数据采集模块和数据处理模块；/n所述数据采集模块包括：MEMS陀螺、MEMS加速度计、MEMS磁强计、GNSS板卡、SPI数据通信电路、AD数据采集电路、第一串口通信电路、第一ARM处理器最小子系统和存储器；/n其中，所述MEMS陀螺的数据、MEMS加速度计的数据均通过所述SPI数据通信电路发送给所述第一ARM处理器最小子系统；所述MEMS磁强计的数据通过所述AD数据采集电路进行信号放大和A/D转换后，再通过所述SPI数据通信电路发送给所述第一ARM处理器最小子系统；所述GNSS板卡的数据通过所述第一串口通信电路发送给所述第一ARM...

【技术特征摘要】
1.一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，包括：数据采集模块和数据处理模块；
所述数据采集模块包括：MEMS陀螺、MEMS加速度计、MEMS磁强计、GNSS板卡、SPI数据通信电路、AD数据采集电路、第一串口通信电路、第一ARM处理器最小子系统和存储器；
其中，所述MEMS陀螺的数据、MEMS加速度计的数据均通过所述SPI数据通信电路发送给所述第一ARM处理器最小子系统；所述MEMS磁强计的数据通过所述AD数据采集电路进行信号放大和A/D转换后，再通过所述SPI数据通信电路发送给所述第一ARM处理器最小子系统；所述GNSS板卡的数据通过所述第一串口通信电路发送给所述第一ARM处理器最小子系统；
所述第一ARM处理器最小子系统进行数据采集并进行数据时间同步，具体实现为：第一ARM处理器最小子系统通过外部中断方式采集GNSS板卡秒脉冲同步第一ARM处理器最小子系统数据采集时钟，并基于同步后的数据采集时钟实现MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据、MEMS磁强计数据、GNSS板卡数据的采集，并将数据存储到存储器；
所述数据处理模块包括：第二ARM处理器最小子系统和第二串口通信电路；
其中，所述第二ARM处理器最小子系统读取所述第一ARM处理器最小子系统采集的MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据、MEMS磁强计数据和GNSS板卡数据；并对所述MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据、MEMS磁强计数据进行补偿；基于补偿后的MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据进行捷联解算，与补偿后的MEMS磁强计数据和GNSS板卡数据进行Kalman滤波组合导航，得到位置、速度及姿态组合导航结果；最后通过所述第二串口通信电路将组合导航结果发送给上位机。


2.根据权利要求1所述的一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，所述MEMS陀螺为：三轴MEMS陀螺，即三轴微机电系统；所述MEMS加速度计为：三轴MEMS加速度计；所述MEMS磁强计为三轴MEMS磁强计；所述GNSS板卡为：全球卫星导航系统板卡，所述存储器为SD卡存储器；所述第一串口通信电路为RS232串口通信电路。


3.根据权利要求1所述的一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，所述第二串口通信电路为：RS422串口通信电路。


4.根据权利要求1所述的一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，基于2片STM32F4ARM芯片的双ARM架构，其中一片STM32F4ARM芯片作为数据采集模块的第一ARM处理器最小子系统，另一片STM32F4ARM芯片作为数据处理模块的第二ARM处理器最小子系统。


5.根据权利要求4所述的一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，数据采集模块的STM32F4ARM芯片以200Hz频率采集MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据，以20Hz频率采集MEMS磁强计数据，以20Hz频率采集GNSS板卡数据，并将数据以16进制形式存储到SD卡存储器，其中所述MEMS陀螺数据、MEMS加速度计数据、MEMS磁强计数据存储为1个文件，GNSS板卡实时数据存储为1个文件，GNSS板卡后处理数据存储为1个文件。


6.根据权利要求5所述的一种微机械陀螺POS数据采集及处理系统，其特征在于，数据处理模块的STM32F4ARM芯片通过RS232接口读取数据采集模块STM3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建利，闫东坤，陈子凡，房建成，宫晓琳，曲春宇，茅耘恺，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11